اصول اوليه طراحي صندلي
- توضیحات
- دسته: مجموعه شماره 7
- منتشر شده در شنبه, 23 دی 1391 21:02
- نوشته شده توسط Mehdi Jahanbakhsh
اصول اوليه طراحي صندلي
نويسنده : سعيد مشهدي رفيعي
امروزه خودرو به عنوان وسيله‌اي موثر در حمل و نقل در آمده است كه انسان ها زمان زيادي را در آن مي‌گذرانند. اين مسائل باعث شده است كه راحتي سرنشينان به عنوان موضوعي با اهميت روزافزون ، تبديل شوند.
موضوع راحتي در حوزه صندلي خودرو، طيف وسيعي را شامل مي‌شود كه عبارتند از : راحتي ديداري ، راحتي احساسي بر اثر لمس صندلي، راحتي نشستن (راحتي وضعي) راحتي در حين حركت (راحتي ديناميك) ، راحتي صدايي، راحتي حرارتي و غيره. تعيين حوزه تغيير اين مسائل نسبت به ماهيت راحتي در حالت كلي ،خصوصي و يا شخصي، كاري دشوارست. لذا، كار‌خانه‌هاي خودروسازي مختلف، ديدگاه‌هاي متفاوتي نسبت به اين موضوع دارند و بر اساس داده هاي به‌دست آمده از مشتريان مختلف، آشنايي با طيف خاصي از مشتريان و درك اهميت صندلي و انتظاراتي كه از آن مي رود، با توجه به نوع خودرو و فضاي اختصاص يافته براي صندلي، اقدام به طراحي صندلي مي كنند.
در اين مقاله، اصول اوليه طراحي صندلي و نحوه نگرش به داده هاي مختلف به‌دست‌آمده از اندازه‌گيري‌هاي مستقل يا وابسته به نوع خودرو، موردتوجه قرار گرفته است.
يكي از مراحل اوليه در طراحي هرخودروي جديد ، تعيين و تخصيص فضاي داخلي آن است. اين فرايند شامل فضاي لازم براي قطعات داخلي و نحوه آرايش آنها در كنار قطعات بدنه بوده و شامل قطعاتي نظير: صندلي ها ، نمايشگرها ، سيستم‌هاي تهويه، ستون فرمان ، سقف خودرو و ... است. طراحي بايد به گونه‌اي باشد كه ايمني، آسودگي و تطابق فعاليت‌هاي راننده و سرنشينان را برآورده سازد.
در شروع طراحي، براساس داده‌هاي بازار، اطلاعات لازم براي گروه طراح نوع خودرويي خاص (اسپورت، لوكس، كار و ...) و تعداد سرنشينان فضاي داخلي آن مشخص مي‌شود. در بسياري از خودروها، فضاي راضي‌كننده سرنشينان براساس هدف طراحي متفاوت است. مثلا، راحتي و سازگاري سرنشينان در صندلي‌هاي عقب يك خودروي اسپورت چهار نفره يا سدان كوچك، در مقايسه با خودروهاي داراي كابين بزرگ و سقف بلند، متفاوت خواهد بود.
تعداد يا اهميت رضايتمندي مناسب صندلي عقب ، در خودروهاي تجاري توليد انبوه ، ياخودروهايي كه مي‌بايستي از نظر مسائل سوخت، مقرون به صرفه طراحي شوند و يا خودروهاي اسپورت، يگانگي يكساني ندارد. دراكثر مواقع، فضاي كابين راننده بيشتر مورد توجه قرارمي‌گيرد. راننده در فضاي بزرگتر با تناسب بيشتر و امكانات مناسب، بايد آن‌قدر راحت باشد كه بتواند بسته به نوع ، اندازه ، مدل و قيمت خودرو ، عمليات هدايت و كنترل آن را براحتي انجام دهد. لذا، طراحان به استفاده از متدولوژي مشخصي براي درنظر گرفتن و تخصيص فضا نياز دارند تا بتوانند نيازمندي‌هاي راننده خودرو را به اين مصارف، با رضايتمندي خوبي براورده سازند.
چنين فرايندي بر اساس تحقيق و توسعه در زمينه عوامل انساني به‌وجود آمده است. مطالعات مورد نظر، شامل داده‌هاي حاصل از مطالعات آزمايشگاهي و تست‌هاي جاده است تا اطلاعات مربوط به موقعيت استقرار سر و چشمان راننده در حين رانندگي ، قابليت دسترسي راننده ، موقعيت صندلي و ديگر فضاهاي مربوطه فراهم شود. با جمع‌بندي اين اطلاعات و بررسي كامپيوتري داده‌ها، مجموعه‌اي از قوانين استاندارد به دست مي‌آيد كه موقعيت سرنشينان خودرو را بسته به گروه‌هاي مرد و زن مشخص مي‌سازد. شكل 1 موقعيت استقرار سرنشينان را در خودرويي نمونه، نشان مي‌دهد.
شكل 1
|
|
سنجش و اندازه‌گيري ابعاد بدن انسان
يكي از قديمي‌ترين شاخه‌هاي انسان‌شناسي، آنتروپولومتري يا سنجش و اندازه‌گيري ابعاد بدن انسان است كه در تعريف اندازه‌هاي مربوط به راننده و سرنشينان خودروها مي‌توان تا حدودي از آن استفاده كرد. تشخيص نوع استفاده از اين علم، به دونوع اندازه‌گيري درحالت ثابت و كاركردي مربوط مي‌شود. اندازه‌هاي ثابت، توسط متخصصين آنتروپولوژيست صورت مي‌پذيرد و اندازه‌هاي كاركردي توسط طراحان و مهندسين به‌دست مي‌آيد. تشخيص نيازهاي اندازه‌گيري بدن انسان براي مقاصد طراحي، به دو گروه ذيل تقسيم‌بندي شده است:
1. اندازه‌گيري استاتيك
اين اندازه‌ها كه اندازه‌هاي كلاسيك نيز ناميده مي‌شوند، شامل اندازه‌هاي بدن انسان در موقعيتي ثابت و استاندارد است كه توسط آنتروپولوژيست، اندازه‌گيري شده‌اند. اين مقادير، شامل اندازه پاها و عرض و ارتفاع و پيرامون بدن مي‌شوند (شكل 2) .
شكل 2
|
|
2. اندازه‌هاي كاركردي
اين اندازه‌ها كه از بدن انسان درحين كار يا حركت ويا در فضاي كاري به‌دست مي‌آيند، عمدتا به صورت سه‌بعدي براي فضاي كار يا نسبت به نقاط مرجع ارائه مي‌شوند. اين اندازه‌ها براساس مجموعه‌اي از داده‌هاي آماري و تحليل‌هاي انجام شده، به‌دست مي‌آيند. اگرچه تعيين و كسب چنين اطلاعاتي بسيار وقت‌گير و مشكل است، اما براي تعيين موقعيت راننده و سرنشينان در كابين، چگونگي سوار و پياده شدن آنها و فعاليت‌هايي كه بايد در خودرو انجام دهند، لازم هستند. شكل 3 اندازه‌هاي كاركردي قابل اندازه‌گيري براي راننده خودرو را نشان مي‌دهد.
شكل 3
|
|
از آنجا كه صندلي و موقعيت آن درخودرو و كاميون‌ها با موقعيت صلب و يا استاتيك يك فرد، بسيار متفاوت است، تعداد كمي از داده‌هاي اندازه‌گيري استاتيك را مي‌توان در طراحي خودرو به‌كاربرد. مثلا، از اندازه استاتيكي طول دست، نمي‌توان براي تامين قابليت‌هاي دسترسي راننده به قطعات داخلي خودرو، استفاده كرد زيرا براي چنين قابليت‌هايي بايد موقعيت قرارگيري صندلي ، انحناي صندلي، طرز قرارگيري شانه‌ها و نحوه تكيه‌دادن راننده را دانست.
به‌دليل تكرارپذيري اندازه‌گيري‌هاي استاتيك، از اين نوع داده‌ها مي‌توان در خصوص مباحث آماري مربوط به‌فرد، جامعه و رشد آن استفاده كرد و مدل‌هاي خاصي را به‌دست آورد. اندازه‌هاي كاركردي در خودرو، به مشخصات H-POINT ( محل چرخش مفصل ران)، BOF ( مفصل قوزك پا) و AHP (پاشنه پا) مربوط مي‌شوند (شكل 4). اين اندازه‌ها، ميزان تخصيص فضا براي موارد ذيل را براساس موقعيت سه‌بعدي مشخص مي‌سازند:
1. موقعيت چشم‌ها
2. موقعيت سر (از بالا، جلو، عقب و اطراف)
3. موقعيت دست ( سرانگشتان، محل قرارگيري دست و انگشتان براي گرفتن و يا جابجايي‌هاي داخلي)
4. موقعيت صندلي ( به صورت افقي و عمودي حول H-POINT)
اندازه‌هاي كاركردي، توسط استانداردهاي مختلف SAE و مطابق با شكل 4 تعريف مي‌شوند.
شكل 4
|
|
برخي موانع فضايي و الزامات عملياتي براي سر، دست‌ها، پاها، عرض شانه‌ها، آرنج‌ها و باسن را مي‌توان از داده‌هاي استاتيكي بدن استخراج كرد. اين اندازه‌ها بايد به نشانه‌هاي بدن و مختصات سه‌بعدي فوق‌الذكر ارتباط داده شوند. مثلا، اندازه‌هاي پا به BOFو AHP و اندازه‌هاي باسن، آرنج و عرض شانه‌ها بايد به موقعيت H-point مرتبط شوند. برخي از اين ارتباط‌ها در استانداردSAE J1100 ارائه شده‌اند.
تحليل آماري اندازه‌هاي استاتيكي و مراجع داده‌ها
درصورتي كه اندازه‌گيري‌هاي آنتروپومتريك براساس داده‌هاي يك جامعه همگون صورت گيرد توزيع به‌دست‌آمده، نرمال بوده و منحني توزيع آن زنگوله‌اي خواهدبود(شكل5). اين منحني را مي‌توان با داشتن مقدارمتوسط و انحراف معيار وصف كرد. طراحان و مهندسين با دادن درصد مورد انتظار، از اين منحني بهره‌مند مي‌شوند . مثلا، اگر 100 نفر براساس هريك از مقادير اندازه‌گيري شده، از كوچك به بزرگ مرتب شوند (مطابق شكل 5) با حذف گوشه‌هاي منحني به مقدار 1 درصد از فضاي بين منحني، 99 درصد از مقادير داده‌ها براي انجام تحليل‌هاي موردنظر به‌دست خواهد آمد (شكل 6).
اولين اطلاعات كامل اندازه‌هاي استاتيكي ثبت شده، در1944 از ارتش امريكا و آمار سال‌هاي 1960 تا 1962 توسط سرويس سلامتي ايالت متحده، ارائه شده است. مطالعات ديگري حدود سال‌هاي 1971 تا 1974 براي دو گروه مردان و زنان 18 تا 79 ساله، توسط موسسه HANES انجام شده است. اين موسسه، وزن و قد را به‌صورت كامل، مبناي محاسبات سلامتي قرارداده و داده‌هاي مقايسه‌اي را تحت نام جداول HES (مطابق جدول 1) منتشر كرده است. براساس مجموعه اين اطلاعات، مطالعاتي گسترده توسط اساتيد و پژوهشگران دانشگاه‌هاي ايالات متحده صورت گرفته و نتايج مهمي به‌دست آمد. مثلا، گفته‌شد كه طي دوره بررسي و مقايسه نتايج حاصله از10 سال آمارگيري، متوسط قد جامعه به دليل بهبود شرايط تغذيه، طي 10 سال حدود يك سانتي‌متر (10 ميلي‌متر) افزايش يافته است.
جدول 1
|
|
شكل 5
|
|
شكل 6
|
|
از سوي ديگر، سوء‌تغذيه نيز مي‌تواند بركاهش ميانگين قدجامعه، موثر باشد. لذا همواره مي‌بايستي به جامعه هدف به عنوان يكي از محدوديت‌هاي طراحي خودرو توجه داشت و كاركردهايي را در طراحي صندلي پيش‌بيني كرد كه باتوجه به تغييرات ناشي از عوامل مختلف طي سال‌هاي آتي بتوان نيازهاي سرنشينان خودرو را برطرف ساخت.
شكل7، يك دستگاه آنتروپومتري را نشان مي‌دهد كه ابعاد بدن انسان توسط آن اندازه‌گيري مي‌شود. اولين مدل اين دستگاه توسط شركت جنرال موتور در1960 و مدل تكميل‌ترآن (شكل 8 ) در1970 طراحي شده‌است كه هم‌اكنون نيز مورداستفاده قرار مي‌گيرد. اندازه‌ها براساس 14 الگوي اندازه‌گيري (7 الگو براي مردان و 7 الگو براي زنان) مطابق جداول HES صورت مي‌گيرد.
جدول 2
|
|
شكل 7
|
|
شكل 8
|
|
محدوديت‌هاي طراحي
محدوده طراحي، بيان مي‌كند كه چه درصدي از جامعه آماري، با يكديگر همساز و موافق هستند براي بيان اين مطلب، راننده‌اي را درنظر بگيريد كه روي صندلي يك خودرو نشسته است. وظيفه راننده اين است كه با پدال‌ها و غربيلك فرمان براحتي كار كند و بتواند درحين رانندگي بدرستي ببيند.
تنظيمات درنظر گرفته شده در صندلي خودرو، شرايط متغيري را با توجه به ابعاد بدن راننده ايجاد مي‌كند. سوال اين است كه لبه صندلي بايد دركجا قرارگيرد و چه‌مقدار تنظيم شود.
براساس جامعه آماري استفاده‌كنندگان مختلف، مي‌توان داده‌هايي را به‌دست‌آورد كه موقعيت صندلي را مشخص كنند. اين داده‌ها براساس استانداردهاي SAE J 826 و SAE J 1100 و عوامل طراحي H-POINT موقعيت و نحوه جابجايي صندلي را تعيين مي‌كنند. اگر موقعيت صندلي براساس درصد جامعه مورد مطالعه ترسيم شود، شكلي مشابه شكل 9 به‌دست خواهد آمد كه براي 90درصد از جامعه آماري در محدوده 5 تا 95 درصد، خطي تقريبا صاف را نشان مي‌دهد. ارتفاع تنظيم عمودي به اندازه 168 ميلي‌متر به‌طور مطلوبي با اين رنج تطبيق دارد. در دو انتهاي اين خط با دو شيب تند مواجه هستيم كه تنها 5درصد از جامعه موردمطالعه را شامل مي‌شود. اگر جابجايي بيشتر امكان‌پذير نباشد، اين دسته از جامعه از موقعيت نشستن خود در خودرو احساس نارضايتي خواهند داشت.
شكل 9
|
|
شيب تند گوشه‌ها، فضايي است كه درصد كمي از استفاده‌كنندگان را در برمي‌گيرد و با تنظيم 34 ميلي‌متر جابجايي بيشتر (20درصد افزايش بيشتر در تنظيم ارتفاع صندلي) تنها خواسته 4درصد از استفاده‌كنندگان را براورده خواهد كرد. ملاحظه مي‌شود كه طراحي خارج از رنج 5 تا 95درصد روي نقطه عطف طراحي قراردارد و خود را به‌عنوان يك مسئله طراحي، نشان مي‌دهد. البته ممكن است مسائل ديگري مانند: ايمني، راحتي، قيمت و قابليت اطمينان نيز بر اين موضوع تاثيربگذارد.
استانداردهاي مربوط به طراحي صندلي
رنج و محدوده ديد راننده ( SAE J941) ، موقعيت صندلي ( SAE J1517) ،موقعيت و ارتفاع سر راننده و سرنشين( SAE J1052) ، دسترسي راننده ( SAE J287) ابزار سودمندي هستند كه از اندازه‌گيري‌هاي كاركردي به‌دست آمده‌اند. هنگامي كه اين استانداردهاهمزمان با شاخص‌هاي بدن انسان نظير H-POINT (SAEJ826) و استاندارد نحوه اندازه‌هاي خودرو ( SAE J1100) موردتوجه قرار گيرند (شكل10) بسته‌اي اطلاعاتي را تشكيل مي‌دهند كه در طراحي اصول اوليه
شكل 10
|
|
ساخت صندلي مورد استفاده توسط اكثر افراد جامعه به‌كارمي‌رود. اين بسته شامل سه گروه ااطلاعات زير است:
1. ابزار طراحي مدل انسان : اين داده‌ها تحت مدل‌هاي آماري از شاخص‌هاي بدن راننده و سرنشين (شامل اطلاعات مربوط به موقعيت چشم‌ها، بالاي سر، جلوي سر، پشت سر، دست‌ها و H-POINT ) است. همان‌گونه كه در شكل 4 نمايش داده شد، اين ابزار هنگامي كه به‌صورت مدلي دوبعدي در خودرو استفاده شوند، منحني‌ها و پوشش‌هايي را براي نقاط شاخصي مانند H-POINT ، sgrp (نقطه مرجع نشستن)، BOF و AHP تعيين مي‌كنند. اين استانداردها حدود فضاي لازم براي راننده را به صورت آماري مشخص مي كنند.
2. ماشين تعيين H-POINT : مطابق استاندارد SAE J826 ماشين شكل 11، مقياسي است كه توسط آن براساس داده‌هاي به‌دست آمده از مطالعات آنتروپولوژي، نقطه مرجعي را براي بدن انسان به‌دست مي‌آورند. براي اين كار، مطابق اطلاعات موجود، وزنه‌هايي را روي ماشين وصــل كرده و نقطه مرجعH-point را به‌دست مي‌آورند. اين نقطه مطابق آمار موجود با 95درصد از آمار اندازه‌هاي موقعيت استقرار چشم‌ها و سر، تطبيق و سازگاري دارد.
شكل 11
|
|
3. داده‌هاي اندازه خودرو، استاندارد SAE J1100 : اين اندازه‌ها كه در واقع نوعي بانك اطلاعات هستند، مقايسه فضاها و آناليز قطعات داخلي خودرو را براي انواع مختلف خودرو به‌دست مي‌دهند. اطلاعات موجود برحسب طول (L) ، عرض (W)، ارتفاع و حجم و اطلاعات اضافه‌اي از موقعيت قرارگيري قطعات در فضاي خودرو است. برخي از اين اندازه‌ها درشكل 12 نشان داده شده‌اند.
شكل 12
|
|
آنچه از بسته طراحي صندلي به‌دست مي‌آيد، دركنار طرح و الگوي خودرو اين امكان را به هر خودروساز مي‌دهد تا با بهينه‌يابي مسائل طراحي و هزينه با توجه به نيازمندي‌هاي قشري خاص از جامعه طرحي را به‌دست آورد كه بهترين وضعيت handling را براي راننده و سرنشينان ايجاد مي كند(شكل 13). لذا مسلم خواهد بود با توجه به متغيرهاي زياد، شكل و
شكل 13
|
|
شمايل صندلي درهر خودرويي با خودروي ديگر متفاوت بوده و نيازمندي‌ها و كلاس خودرو عوامل مهمي هستند كه بر طراحي تاثير مي‌گذارد. بسته طراحي صندلي و اصول اوليه آن در تمامي خودروها يكسان بوده و از منطقي اصولي پيروي مي‌كند. شكل 14، مقايسه طراحي دو نمونه مختلف خودرو را نمايش مي‌دهد.
شكل 14
|
|
نمونه‌اي از ابعاد اندازه‌گيري شده و محاسبه شده در ماشين H-POINT كه مي‌تواند مبناي طراحي صندلي‌ها و يا ساخت فيكسچرهاي كنترلي باشد، در شكل 15 نشان داده شده است.
شكل 15
|
|
منبع :
